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《高三物理導(dǎo)體中的電場和電流.ppt》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、高中物理新人教版選修3-1系列課件第二章《恒定電流》第一節(jié)《導(dǎo)體中的電場和電流》教學(xué)目標(biāo)一、知識與技能1.讓學(xué)生明確電源在直流電路中的作用,理解導(dǎo)線中的恒定電場的建立2.知道恒定電流的概念和描述電流強弱程度的物理量---電流。3.從微觀意義上看電流的強弱與自由電子平均速率的關(guān)系。二、過程與方法通過類比和分析使學(xué)生對電源的的概念、導(dǎo)線中的電場和恒定電流等方面的理解。三、情感態(tài)度與價值觀通過對電源、電流的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活的生產(chǎn)實踐的意識,勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。教學(xué)重點與難點:重點:理解電源的形成過程及電
2、流的產(chǎn)生。難點:電源作用的道理,區(qū)分電子定向移動的速率和在導(dǎo)線中建立電場的速率這兩個不同的概念。1.電流:電荷的熱運動,從宏觀上看,不能形成電流.電荷的定向移動形成電流.電流的形成-BA-A++++++++_B_______導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體,達(dá)到靜電平衡,導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件:水流AB連通器水勢A水勢B電流的形成-BA-A++++++++_B_______導(dǎo)體中自由電子的定向移動使兩個帶電體成為等勢體,達(dá)到靜電平衡,導(dǎo)線R中會產(chǎn)生一個瞬時電流導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件:抽水機水流A
3、B連通器水勢A水勢B電流的形成導(dǎo)體兩端存在電勢差---+A+++++++___B_____P--1.能把電子從A搬運到B的裝置.2.作用:保持導(dǎo)體兩端的電勢差(電壓),使電路有持續(xù)的電流.一.電源形成電流的條件:(1)存在自由電荷金屬導(dǎo)體——自由電子電解液——正、負(fù)離子(2)導(dǎo)體兩端存在電壓當(dāng)導(dǎo)體兩端存在電壓時,導(dǎo)體內(nèi)建立了電場,導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動,形成電流電源的作用是保持導(dǎo)體兩端的電壓,使導(dǎo)體中有持續(xù)的電流.--+A+++++++___B_____P假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線MNE0FFnFt二.
4、導(dǎo)線中的電場--+A+++++++___B_____PMNE0FFnFtMNE0E0E′MNE導(dǎo)線內(nèi)很快形成沿導(dǎo)線方向的電場導(dǎo)體內(nèi)的電場線保持和導(dǎo)線平行假設(shè)在電源正、負(fù)極之間連一根導(dǎo)線二.導(dǎo)線中的電場---+A+++++++___B_____P--導(dǎo)線內(nèi)的電場,是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管這些電荷也在運動,但有的流走了,另外的又來補充,所以電荷的分布是穩(wěn)定的,電場的分布也穩(wěn)定。由穩(wěn)定分布的電荷產(chǎn)生穩(wěn)定的電場稱為恒定電場.恒定電場由于恒定電場的作用,導(dǎo)體中自由電荷定向運動的速率增加;而在運動過程中會與導(dǎo)體內(nèi)不
5、動的粒子碰撞從而減速,因此自由電荷定向運動的平均速率不隨時間變化.如果我們在這個電路中串聯(lián)一個電流表,電流表的讀數(shù)保持恒定.大小方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流三.恒定電流三.恒定電流1.大小方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流2.電流(I):表示電流的強弱程度.定義:通過導(dǎo)體橫截面的電量q跟通過這些電量所用時間t的比值叫做電流.公式:I=q/t單位:國際單位:安培(A)1A=1C/s常用單位:毫安(mA)、微安(μA)方向:正電荷定向移動的方向電流是標(biāo)量注意(1)適用于任何電荷的定向移動形成的電流。(2)在金屬導(dǎo)體中,電流方
6、向與自由電荷(電子)的定向移動方向相反;(3)在電解液中,電流方向與正離子定向移動方向相同,與負(fù)離子走向移動方向相反.導(dǎo)電時,是正負(fù)離子向相反方向定向移動形成電流,電量q表示通過截面的正、負(fù)離子電量絕對值之和。1、在金屬導(dǎo)體中,若10s內(nèi)通過橫截面的電量為10C,則導(dǎo)體中的電流為______;2、某電解槽橫截面積為0.5m2,若10s內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正負(fù)離子的電量均為10C,則電解液中的電流為_____.1A2A3.決定電流大小的微觀量在加有電壓的一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體AD上選取兩個截面B和C,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S.導(dǎo)體每單位
7、體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個電荷的電荷量為q,電荷的定向移動速率為v則在時間t內(nèi)處于相距為vt的兩截面B、C間的所有自由電荷將通過截面C.已知:n為單位體積內(nèi)的自由電荷的個數(shù),S為導(dǎo)線的橫截面積,v為自由電荷的定向移動速率在時間t內(nèi)通過導(dǎo)體某截面的電量為:所形成的電流為:Q=(VtS)nqI=Q/t=nqSV例題:有一條橫截面積S=1mm2的銅導(dǎo)線,通過的電流I=1A,已知銅的密度ρ=8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,電子的電量e=-1.6×1
8、0-19C,求銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率.可認(rèn)為銅導(dǎo)線中平均每個銅原子貢獻(xiàn)一個自由電子.思考題如果認(rèn)為電子的定向運動速率就是電流的傳導(dǎo)速率,和我們的生活經(jīng)驗是否相符?怎樣解釋?電子定向移動的速率約10-5m/s,電子熱運動的平均速率105m/s